CN114360868B - 一种散热式高频变压器和具有该变压器的开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种散热式高频变压器，涉及高频变压器技术领域，包括骨架、安装在骨架中的绕组和包围骨架的磁芯。通过在绕组外表面套设散热圈，在散热圈插入骨架的插口后使得绕组与骨架之间形成空气间隙，在空气间隙作用下，绕组通电产生的热量能够被空气间隙的空气吸收，并沿空气间隙侧的散热槽排出，对高频变压器进行有效降温，并且在通过散热槽中设置侧壁部件与可移动的隔离件，根据温度变化，扩大或缩小隔离件与侧壁部件之间的散热气道，改变可从散热槽流通的空气量，避免冷空气进入到空气间隙中，有利于提高高频变压器的使用寿命。

Description

一种散热式高频变压器和具有该变压器的开关电源

技术领域

本发明涉及高频变压器技术领域，特别涉及一种散热式高频变压器。

背景技术

高频变压器是应用在开关电源中的主要电力器件，通过高频变压器能够将开关电源中三极管产生的高频脉冲波进行变压，输出交流电。

高频变压器包括有磁芯、被磁芯包围的骨架和安装在骨架上的绕组，高频变压器在安装到开关电源前，需要用玛拉胶带进行包裹绝缘，包裹的对象为磁芯与绕组，但包裹玛拉胶带（绝缘胶带）的高频变压器在工作时不方便散热，主要表现在绕组的侧面紧贴骨架，导致该处温度较高，不易散热，因此会影响高频变压器的使用寿命，并且，高频变压器在故障时会导致温度快速升高，在高频变压器缺乏散热的结构下，极易损坏高频变压器，导致高频变压器可使用的寿命较短。

发明内容

本发明目的之一是解决现有技术中高频变压器缺乏散热结构，影响高频变压器使用寿命的问题。

本发明目的之二是提供一种具有散热式高频变压器的开关电源。

为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：一种散热式高频变压器，包含有骨架、安装在所述骨架中的绕组和包围所述骨架的磁芯，其中，所述绕组的外表面上下位置套设有散热圈，所述散热圈的边缘部插入所述骨架内侧的插口中，所述绕组与所述骨架之间构成有纵向的空气间隙，所述散热圈对所述空气间隙形成上下位置的密封。

所述骨架内侧开设有与所述空气间隙连通的流通孔。

所述磁芯开设有与所述流通孔连通的过渡孔，磁压片嵌合在所述磁芯的外表面缺口中，所述磁压片与所述磁芯之间构成有纵向或斜向的散热槽，该散热槽与所述过渡孔连通。

在上述技术方案中，本发明实施例在使用时，先用玛拉胶带沿磁芯外表面缠绕（磁压片也被绕住），再用玛拉胶带沿绕组外表面缠绕，之后将骨架安装入磁芯中，再将套设在绕组外表面的散热圈插入骨架的插口，形成对绕组与骨架之间空气间隙的上下位置密封后，向绕组通电，使得高频变压器工作。绕组通电后，绕组产生的热量使得空气间隙中空气升温，升温后的空气沿空气间隙侧的流通孔进入到过渡孔，再沿过渡孔进入到散热槽中进行排放，达到对高频变压器的降温。

进一步地，在本发明实施例中，所述磁芯的缺口处设有向所述散热槽凸起的侧壁部件。

所述磁压片的内表面设有滑动槽，所述滑动槽中滑动连接有滑杆，所述滑杆上具有向所述散热槽凸起的隔离件，所述隔离件与所述磁芯之间以及所述侧壁部件与所述磁压片之间均留有过气道。

所述隔离件贴合所述侧壁部件以对所述散热槽进行密封，或所述隔离件与所述侧壁部件之间留有空间小于所述过气道的散热气道。

所述滑动槽底部设有膨胀单元，所述膨胀单元与所述滑杆相接触。

在实际试验中，虽然磁芯与磁压片之间的散热槽连通外界，具有良好的散热功能，但是这种散热仅限于周围环境温度变化不大的情况，而当周围环境温度降低，达到冬天的环境温度时，外界的冷空气则非常容易进入到空气间隙中，影响高频变压器的使用寿命。为此，本发明通过在散热槽中设置侧壁部件与隔离件，在散热过程中，温度升高时，通过膨胀单元的热胀冷缩推动滑杆向上滑动，带动隔离件向上，扩大隔离件与侧壁部件之间的散热气道，使得散热性能加强。而当温度变低时，通过膨胀单元的热胀冷缩，使得滑杆与隔离件在重力下向下，缩小隔离件与侧壁部件之间的散热气道，直至隔离件贴合侧壁部件，避免外界冷空气直接进入到空气间隙中，影响高频变压器的使用寿命。

更进一步地，在本发明实施例中，所述膨胀单元为气囊或者为具有热胀冷缩性能的金属。所述膨胀单元为气囊时，所述气囊中存有气体。

更进一步地，在本发明实施例中，所述膨胀单元与所述散热槽之间设有一导热片隔开。导热片的导热系数要强于磁压片，通过导热片能够使得膨胀单元能够快速反应，加强散热效率与效果。

进一步地，在本发明实施例中，所述骨架底部边缘处设有上凹的避让口，所述骨架还开设有与所述避让口连通的冷风孔，所述磁芯开设有与所述冷风孔连通的进气孔，所述进气孔连通所述过渡孔或所述散热槽。开关电源中常有流动的空气，通过避让口使得流动的空气从骨架底部的冷风孔进入到过渡孔或散热槽进行换热，提高散热效果。

进一步地，在本发明实施例中，所述散热圈采用磁性材料制成，磁性的所述散热圈为方形的框结构。

进一步地，在本发明实施例中，所述骨架内侧的插口壁面上设有缓冲圈，所述缓冲圈半包围所述散热圈的边缘部，所述缓冲圈内侧设有多个相互贴合缓冲圆头，所述缓冲圆头与散热圈的边缘部相接触。

因绕组与骨架之间留有空气间隙，导致散热圈成为支撑部件，而在产品电源柜（开关电源安装在电源柜内）中，通常要用到整体散热的电风机或水泵，因此紧靠散热圈支撑，会使得骨架传来的振动集中在散热圈上，造成不稳定。为解决这个问题，通过在插口设置缓冲圈来进行缓冲是有利的，并且在缓冲时，相互贴合缓冲圆头能够将振动力分散，比如散热圈振动向上时，上方的缓冲圆头能够变形，形变的缓冲圆头向侧边（缓冲圈左侧面）的缓冲圆头挤压，使得侧边的缓冲圆头同样变形，缓冲效果好。

更进一步地，在本发明实施例中，所述骨架内侧的插口中固定有弹性加强筋，所述弹性加强筋抵在所述缓冲圈的外侧面，所述弹性加强筋与所述插口之间留有跳动空隙。

同样，紧靠散热圈支撑，散热圈的侧向支撑同样需要加强，通过在散热圈的侧向增加弹性加强筋，有利于散热圈左右晃动时，弹性加强筋受力后变形在跳动空隙中跳动，实现弹性加强筋对散热圈进行缓冲。

本发明的有益效果是：第一，通过在绕组外表面套设散热圈，在散热圈插入骨架的插口后使得绕组与骨架之间形成空气间隙，在空气间隙作用下，绕组通电产生的热量能够被空气间隙的空气吸收，并沿空气间隙侧的散热槽排出，对高频变压器进行降温，达到良好的散热效果，有利于提高高频变压器的使用寿命。

第二，通过散热槽中设置侧壁部件与可移动的隔离件，高频变压器升温时，隔离件在热胀冷缩的膨胀单元推动下实现扩大隔离件与侧壁部件之间的散热气道，加大可从散热槽流通的空气量，提高散热效果，并且，通过热胀冷缩的膨胀单元，在寒冷天气时，还能使得隔离件在重力作用下向下靠近侧壁部件，缩小隔离件与侧壁部件之间的散热气道，减小可从散热槽流通的空气量，避免冷空气进入到空气间隙中，有利于提高高频变压器的使用寿命。

第三，通过在插口设置缓冲圈与弹性加强筋对散热圈进行上下左右的多向缓冲处理，可降低集中在散热圈处的振动力，同样有利于提高高频变压器的使用寿命。

为达到上述目的之二，本发明采用以下技术方案：一种开关电源，其中，所述开关电源具有上述发明目的之一中所述的散热式高频变压器。

附图说明

图1为本发明实施例高频变压器的立体示意图。

图2为本发明实施例绕组与散热圈的配合示意图。

图3为本发明实施例高频变压器的结构示意图。

图4为图3的A局部放大图。

图5为本发明实施例隔离件的运动效果示意图。

图6为图3的B局部放大图。

附图中

10、骨架，11、插口，12、空气间隙，13、流通孔，14、避让口，15、冷风孔；

20、绕组；

30、磁芯，31、过渡孔，32、侧壁部件，33、进气孔；

40、散热圈 ；

50、磁压片，51、散热槽，52、滑动槽，53、滑杆，54、隔离件，55、散热气道，56、膨胀单元，57、导热片；

60、缓冲圈，61、缓冲圆头 ；

70、弹性加强筋，71、跳动空隙。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是。对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知散热方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。

实施例一：

一种散热式高频变压器，如图1-3所示，包含有骨架10、安装在骨架10中的绕组20和包围骨架10的磁芯30，其中，绕组20的外表面上下位置套设有散热圈40，散热圈40的边缘部插入骨架10内侧的插口11中，绕组20与骨架10之间构成有纵向的空气间隙12，散热圈40对空气间隙12形成上下位置的密封。为何需要密封，是因为如果不才采用散热圈40（磁性）对留出的空气间隙12密封，则容易导致绕组20漏磁，影响开关电源的电子元件工作，因此需要散热圈40对绕组20进行屏蔽。

如图3所示，骨架10内侧开设有与空气间隙12连通的流通孔13。

磁芯30开设有与流通孔13连通的过渡孔31，磁压片50嵌合在磁芯30的外表面缺口中，磁压片50与磁芯30之间构成有纵向或斜向的散热槽51，该散热槽51与过渡孔31连通。

使用时，先用玛拉胶带沿磁芯30外表面缠绕（磁压片50也被绕住），再用玛拉胶带沿绕组20外表面缠绕，之后将骨架10安装入磁芯30中，再将套设在绕组20外表面的散热圈40插入骨架10的插口11，形成对绕组20与骨架10之间空气间隙12的上下位置密封后，向绕组20通电，使得高频变压器工作。绕组20通电后，绕组20产生的热量使得空气间隙12中空气升温，升温后的空气沿空气间隙12侧的流通孔13进入到过渡孔31，再沿过渡孔31进入到散热槽51中进行排放，达到对高频变压器的降温。

如图4所示，磁芯30的缺口处设有向散热槽51凸起的侧壁部件32。磁压片50的内表面设有滑动槽52，滑动槽52中滑动连接有滑杆53，滑杆53上具有向散热槽51凸起的隔离件54，隔离件54与磁芯30之间以及侧壁部件32与磁压片50之间均留有过气道。

隔离件54贴合侧壁部件32以对散热槽51进行密封，或隔离件54与侧壁部件32之间留有空间小于过气道的散热气道55。滑动槽52底部设有膨胀单元56，膨胀单元56与滑杆53相接触。

在实际试验中，虽然磁芯30与磁压片50之间的散热槽51连通外界，具有良好的散热功能，但是这种散热仅限于周围环境温度变化不大的情况，而当周围环境温度降低，达到冬天的环境温度时，外界的冷空气则非常容易进入到空气间隙12中，影响高频变压器的使用寿命。为此，本发明通过在散热槽51中设置侧壁部件32与隔离件54，如图5所示，在散热过程中，温度升高时，通过膨胀单元56的热胀冷缩推动滑杆53向上滑动，带动隔离件54向上，扩大隔离件54与侧壁部件32之间的散热气道55，使得散热性能加强。而当温度变低时，通过膨胀单元56的热胀冷缩，使得滑杆53与隔离件54在重力下向下，缩小隔离件54与侧壁部件32之间的散热气道55，直至隔离件54贴合侧壁部件32，避免外界冷空气直接进入到空气间隙12中，影响高频变压器的使用寿命。

膨胀单元56为气囊或者为具有热胀冷缩性能的金属。膨胀单元56为气囊时，气囊中存有气体。

膨胀单元56与散热槽51之间设有一导热片57隔开。导热片57的导热系数要强于磁压片50，通过导热片57能够使得膨胀单元56能够快速反应，加强散热效率与效果。

如图3所示，骨架10底部边缘处设有上凹的避让口14，骨架10还开设有与避让口14连通的冷风孔15，磁芯30开设有与冷风孔15连通的进气孔33，进气孔33连通过渡孔31或散热槽51。开关电源中常有流动的空气，通过避让口14使得流动的空气从磁芯30底部的进气孔33进入到过渡孔31或散热槽51进行换热，提高散热效果。

散热圈40采用磁性材料制成，磁性的散热圈40为方形的框结构。

如图6所示，骨架10内侧的插口11壁面上设有缓冲圈60，缓冲圈60半包围散热圈40的边缘部，缓冲圈60内侧设有多个相互贴合缓冲圆头61，缓冲圆头61与散热圈40的边缘部相接触。

因绕组20与骨架10之间留有空气间隙12，导致散热圈40成为支撑部件，而在产品电源柜（开关电源安装在电源柜内）中，通常要用到整体散热的电风机或水泵，因此紧靠散热圈40支撑，会使得骨架10传来的振动集中在散热圈40上，造成不稳定。为解决这个问题，通过在插口11设置缓冲圈60来进行缓冲是有利的，并且在缓冲时，相互贴合缓冲圆头61能够将振动力分散，比如散热圈40振动向上时，上方的缓冲圆头61能够变形，形变的缓冲圆头61向侧边（缓冲圈60左侧面）的缓冲圆头61挤压，使得侧边的缓冲圆头61同样变形，缓冲效果好。

如图6所示，骨架10内侧的插口11中固定有弹性加强筋70，弹性加强筋70抵在缓冲圈60的外侧面，弹性加强筋70与插口11之间留有跳动空隙71。

同样，紧靠散热圈40支撑，散热圈40的侧向支撑同样需要加强，通过在散热圈40的侧向增加弹性加强筋70，有利于散热圈40左右晃动时，弹性加强筋70受力后变形在跳动空隙71中跳动，实现弹性加强筋70对散热圈40进行缓冲。

本发明的有益效果是：第一，通过在绕组20外表面套设散热圈40，在散热圈40插入骨架10的插口11后使得绕组20与骨架10之间形成空气间隙12，在空气间隙12作用下，绕组20通电产生的热量能够被空气间隙12的空气吸收，并沿空气间隙12侧的散热槽51排出，对高频变压器进行降温，达到良好的散热效果，有利于提高高频变压器的使用寿命。

第二，通过散热槽51中设置侧壁部件32与可移动的隔离件54，高频变压器升温时，隔离件54在热胀冷缩的膨胀单元56推动下实现扩大隔离件54与侧壁部件32之间的散热气道55，加大可从散热槽51流通的空气量，提高散热效果，并且，通过热胀冷缩的膨胀单元56，在寒冷天气时，还能使得隔离件54在重力作用下向下靠近侧壁部件32，缩小隔离件54与侧壁部件32之间的散热气道55，减小可从散热槽51流通的空气量，避免冷空气进入到空气间隙12中，有利于提高高频变压器的使用寿命。

第三，通过在插口11设置缓冲圈60与弹性加强筋70对散热圈40进行上下左右的多向缓冲处理，可降低集中在散热圈40处的振动力，同样有利于提高高频变压器的使用寿命。

实施例二：

一种开关电源，其中，开关电源具有上述实施例一中的散热式高频变压器。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (9)

1.一种散热式高频变压器，包含有骨架、安装在所述骨架中的绕组和包围所述骨架的磁芯，其特征在于，所述绕组的外表面上下位置套设有散热圈，所述散热圈的边缘部插入所述骨架内侧的插口中，所述绕组与所述骨架之间构成有纵向的空气间隙，所述散热圈对所述空气间隙形成上下位置的密封；

所述骨架内侧开设有与所述空气间隙连通的流通孔；

所述磁芯开设有与所述流通孔连通的过渡孔，磁压片嵌合在所述磁芯的外表面缺口中，所述磁压片与所述磁芯之间构成有纵向或斜向的散热槽，该散热槽与所述过渡孔连通；

所述磁芯的缺口处设有向所述散热槽凸起的侧壁部件；

所述磁压片的内表面设有滑动槽，所述滑动槽中滑动连接有滑杆，所述滑杆上具有向所述散热槽凸起的隔离件，所述隔离件与所述磁芯之间以及所述侧壁部件与所述磁压片之间均留有过气道；

所述隔离件贴合所述侧壁部件以对所述散热槽进行密封，或所述隔离件与所述侧壁部件之间留有空间小于所述过气道的散热气道；

所述滑动槽底部设有膨胀单元，所述膨胀单元与所述滑杆相接触。

2.根据权利要求1所述散热式高频变压器，其特征在于，所述膨胀单元为气囊，所述气囊中存有气体。

3.根据权利要求1所述散热式高频变压器，其特征在于，所述膨胀单元为具有热胀冷缩性能的金属。

4.根据权利要求2或3所述散热式高频变压器，其特征在于，所述膨胀单元与所述散热槽之间设有一导热片隔开。

5.根据权利要求1所述散热式高频变压器，其特征在于，所述骨架底部边缘处设有上凹的避让口，所述骨架还开设有与所述避让口连通的冷风孔，所述磁芯开设有与所述冷风孔连通的进气孔，所述进气孔连通所述过渡孔或所述散热槽。

6.根据权利要求1所述散热式高频变压器，其特征在于，所述散热圈采用磁性材料制成，磁性的所述散热圈为方形的框结构。

7.根据权利要求1所述散热式高频变压器，其特征在于，所述骨架内侧的插口壁面上设有缓冲圈，所述缓冲圈半包围所述散热圈的边缘部，所述缓冲圈内侧设有多个相互贴合缓冲圆头，所述缓冲圆头与散热圈的边缘部相接触。

8.根据权利要求7所述散热式高频变压器，其特征在于，所述骨架内侧的插口中固定有弹性加强筋，所述弹性加强筋抵在所述缓冲圈的外侧面，所述弹性加强筋与所述插口之间留有跳动空隙。

9.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源具有上述权利要求1-8中任一所述的散热式高频变压器。

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